光隔離器的插入損耗反向隔離度回波損耗的測(cè)試

1、 光隔離器的插入損耗、反向隔離度、回波損耗的測(cè)試一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1 了解光隔離器的工作原理和主要功能。2 了解光隔離器各參數(shù)的測(cè)量方法。3 測(cè)量光隔離器的插入損耗、反向隔離度、回波損耗參數(shù)。二 實(shí)驗(yàn)原理光隔離器又稱為光單向器，是一種光非互易傳輸無源器件，該器件用來消除或抑制光纖信道中產(chǎn)生的反向光，由于這類反向光的存在，導(dǎo)致光路系統(tǒng)間將產(chǎn)生自耦合效應(yīng)，使激光器的工作變得不穩(wěn)定和產(chǎn)生系統(tǒng)反射噪聲，使光纖鏈路上的光放大器發(fā)生變化和產(chǎn)生自激勵(lì)，造成整個(gè)光纖通信系統(tǒng)無法正常工作。若在半導(dǎo)體激光器輸出端和光放大器輸入或輸出端連接上光隔離器，減小反射光對(duì)LD的影響，因此，光隔離器是高碼速光纖通信系統(tǒng)、精密

2、光纖傳感器等高技術(shù)領(lǐng)域必不可少的元器件之一。 光隔離器是利用了磁光晶體的法拉第效應(yīng)，其組成元件有：光纖準(zhǔn)直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋轉(zhuǎn)器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。隔離器按照偏振特性來分，有偏振相關(guān)型和偏振無關(guān)型。它們的原理圖如圖1.1和圖1.2所示：圖1.1 偏振相關(guān)的光隔離器圖1.2 偏振無關(guān)的光隔離器對(duì)于偏振相關(guān)光隔離器，光通過法拉第旋轉(zhuǎn)器時(shí)，在磁場(chǎng)作用下，光偏振方向旋轉(zhuǎn)角為，式中H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，L為法拉第材料長(zhǎng)度，F(xiàn)為材料的賈爾德系數(shù)。如圖1.1，當(dāng)輸入光通過垂直偏振起偏器后，成為垂直偏振光，經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器

3、旋轉(zhuǎn)了，而檢偏器偏振方向和起偏器偏振方向成角，使得光線順利通過，而反射回來的偏振光經(jīng)過檢偏器、法拉第旋轉(zhuǎn)器以后，繼續(xù)沿同一方向旋轉(zhuǎn)，即偏振方向剛好與起偏器偏振方向垂直，則光無法反向通過。由于只有垂直偏振的光能通過光隔離器，因此稱為偏振相關(guān)光隔離器。偏振無關(guān)光隔離器如圖1.2所示，圖1.2(a)為光隔離器正向輸入。當(dāng)包含兩個(gè)正交偏振的輸入光波被一個(gè)偏振分束器分離，變?yōu)榇怪逼窆夂推叫衅窆?。這兩束光通過法拉第旋轉(zhuǎn)器，沿同一方向旋轉(zhuǎn)，再通過/2波片旋轉(zhuǎn)，垂直偏振光變?yōu)槠叫衅窆?，平行偏振光變?yōu)榇怪逼窆?，?jīng)過偏振分束器合為一束光輸出。圖1.2(b)是反向輸入光的偏振態(tài)在隔離器中的演化過程。在SWP

4、水平偏振態(tài)光折射，垂直偏振態(tài)光透射，則光不能從正向輸入端輸出。（一） 光隔離器插入損耗測(cè)試的實(shí)驗(yàn)原理光隔離器的插入損耗是光隔離器正向接入時(shí)，輸出光功率相對(duì)輸入光功率的比率（以dB為單位）。假設(shè)光隔離器的正向輸入光功率為，輸出光功率為，則其計(jì)算公式為： （1-1）其插入損耗實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1.3所示。圖1.3 光隔離器插入損耗測(cè)量原理圖（二） 光隔離器隔離度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)原理反向隔離度是隔離器最重要的指標(biāo)之一，它表征光隔離器對(duì)反向傳輸光的隔離能力。將光隔離器按圖1.4反向接入，假設(shè)光隔離器反向輸入光功率為，輸出光功率為。則光隔離器隔離度計(jì)算公式為： （1-2）光隔離器隔離度測(cè)量的原理圖如圖1.4所示。

5、圖1.4 光隔離器反向隔離度測(cè)量原理圖（三） 光隔離器回波損耗測(cè)試的實(shí)驗(yàn)原理光隔離器的回波損耗是指正向入射到隔離器中的光功率與沿輸入路徑返回隔離器輸入端口的光功率之比（以dB為單位）。隔離器的回波損耗主要由各元件和空氣折射率失配并形成反射引起。這是一個(gè)相當(dāng)重要的指標(biāo)，因?yàn)槿绻綦x器的回波太強(qiáng)，那么它對(duì)系統(tǒng)返回光進(jìn)行抑制的同時(shí)，自身也會(huì)給系統(tǒng)帶來一定的反射。假設(shè)光隔離器的輸入光功率為P1，其反射光功率為Pr ，則光隔離器回波損耗的定義為： （1-3）光隔離器回波損耗測(cè)量的原理圖如圖1.5所示。 圖1.5 光隔離器回波損耗測(cè)量原理圖圖中光環(huán)行器的作用是使反射光不返回光源，直接到達(dá)光功率計(jì)，由于PR

6、不能直接測(cè)量，測(cè)試系統(tǒng)加了一個(gè)光環(huán)行器。則計(jì)算回波損耗的公式變?yōu)椋?（1-4）式中是光環(huán)行器2-3端的插入損耗。三 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 AV38121A 1310nm 單模調(diào)制光源2 光纖跳線3 三端環(huán)形器4 適配器5 折射率匹配液6 待測(cè)偏振無關(guān)光隔離器7 AV2496光纖多用表四 實(shí)驗(yàn)步驟（一） 光隔離器插入損耗測(cè)試的實(shí)驗(yàn)步驟1 首先通過光纖跳線將LD光源輸出端連接到光功率計(jì)，從光功率計(jì)讀出其輸出功率，即光隔離器輸入功率P1。2 光隔離器正向接入，從光隔離器輸出端測(cè)得光功率P2，即經(jīng)過光隔離器的輸出功率。3 由損耗公式（1-1）可以計(jì)算出光隔離器的插入損耗。（二） 光隔離器反向隔離度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)步驟1.首先通過光纖跳線將LD光源輸出端連接到光功率計(jì)，從光功率計(jì)讀出其輸出功率，即光隔離器輸入功率P1。2.將隔離器反向接入，由光功率計(jì)讀出光信號(hào)反向通過光隔離器后的輸出光功率P2。3.光隔離器隔離度的計(jì)算公式（1-2）可以計(jì)算出它的隔離度。（三） 光隔離器回波損耗測(cè)試的實(shí)驗(yàn)步驟1 首先，將LD光源輸出端連接到光環(huán)形器1端，光信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器后，從2端輸出。由光功率計(jì)測(cè)量2端輸出光功率P1，即光隔離器的輸入光功率。2 然后按照?qǐng)D1.5，將光隔離器輸入端與光環(huán)形器2端相連接。在隔離器輸出端涂上匹配液。在環(huán)形器3端，用